(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
ストリップ調整装置の金属ストリップ（１）の位置を誘導的に測定する装置であって、前記ストリップの端部の一方の側に配置され、ＡＣ電圧を供給される少なくとも１つの１次コイル（２）と、
前記ストリップの前記端部の他方の側に配置された少なくとも１つの２次コイル（３）と、
前記１次コイルにＡＣ電圧を供給するための励振器回路と、
前記１次コイルとの結合効果の結果として前記２次コイルに誘導される電圧を確定する検波回路と、を有し、
前記１次コイル及び前記２次コイルは概ね長方形状に巻かれ、その縦軸は前記ストリップの端部に関して横方向に配され、前記１次コイル（２）及び前記２次コイル（３）はそれぞれプリント回路基板（４）にプリントされ、長さ１ｍ、幅８〜１０ｃｍを有していることを特徴とする装置。
【請求項２】
請求項１に記載の装置であって、
前記プリント回路基板（４）は、その両面にプリントされた前記１次コイル（２）及び前記２次コイル（３）を有し、前記プリント回路基板（４）の両面にプリントされた前記１次コイル（２）同士又は前記２次コイル（３）同士は同一であり、互いに位置合わせされていることを特徴とする装置。
【請求項３】
請求項１に記載の装置であって、
前記１次コイル（２）及び前記２次コイル（３）のそれぞれは、５０ターンで前記プリント回路基板の一方の面においてプリントされていることを特徴とする装置。
【請求項４】
先行する請求項のうちの１つに記載の装置であって、
前記１次コイル（２）又は前記２次コイル（３）の各々は、略不等辺四辺形形状を有し、前記コイルの幅のより広い端部は前記ストリップの中心に面し、前記コイルの幅のより狭い端部は外側に位置することを特徴とする装置。
【請求項５】
先行する請求項のうちの１つに記載の装置であって、
前記プリント回路基板又は互いに重ねられたプリント回路基板は、電気的絶縁材料（９）によって囲まれたことを特徴とする装置。
【請求項６】
請求項５に記載の装置であって、
該プリント回路基板構成体は、電気的絶縁性の発泡材によって封入されたことを特徴とする装置。
【請求項７】
先行する請求項のうちの１つに記載の装置であって、
前記プリント回路基板は重ねて配され、互いに縦方向にずらされて配置された前記１次コイル（２）又は前記２次コイル（３）を有し、これにより前記１次コイル（２）又は前記２次コイル（３）の各々の測定領域に重なりが生じることを特徴とする装置。
【請求項８】
先行する請求項のうちの１つに記載の装置であって、
前記プリント回路基板（４）にキャパシタ（１０）、トランス（１１）又は差動増幅器（１３）が集積されたことを特徴とする装置。
【請求項９】
請求項１に記載の装置であって、
前記プリント回路基板（４）の各々は両側にプリントされたコイル（５）を有し、前記プリント回路基板（４）の両側にプリントされた前記コイルは、前記ストリップ（１）の進行方向に関して横方向に互いにずらされて配置されたことを特徴とする装置。
【請求項１０】
先行する請求項のうちの１つに記載の装置であって、
前記プリント回路基板（４）は不均一な分布で巻かれプリントされた前記１次コイル（２）又は前記２次コイル（３）を有し、前記１次コイル（２）又は前記２次コイル（３）の少なくとも一部（５ａ）は、より高い送信フィールド又は受信フィールドのための複数の巻きを有し、少なくとも一部（５ｂ）は、より弱いフィールドのためにより少ない巻きを有することを特徴とする装置。
【請求項１１】
ストリップ調整装置の金属ストリップ（１）の位置を誘導的に測定する装置であって、
前記ストリップの端部の一方の側に配置され、ＡＣ電圧を供給される１つの１次コイル（２）と、
前記ストリップの前記端部の他方の側に配置された１つの２次コイル（３）と、
前記１次コイルにＡＣ電圧を供給するための励振器回路と、
前記１次コイルとの結合効果の結果として前記２次コイルに誘導される電圧を確定する検波回路と、を有し、
前記１次コイル及び前記２次コイルは概ね長方形状に巻かれ、その縦軸は前記ストリップの端部に関して横方向に配され、前記コイル（２、３）はレーザー・ビームによって金属シートから切り抜かれ、長さ１ｍ、幅８〜１０ｃｍを有していることを特徴とする装置。
【請求項１２】
請求項１又は１１に記載の装置であって、
前記１次コイル（２）及び前記２次コイル（３）の各々は、前記ストリップの両端部に配置され、
受信機側において、前記２次コイル（３）は差動増幅器（１３）に接続され、前記差動増幅器はスイッチ（１７）を介し分離可能に共通測定回路（１８−２０）に接続され、前記共通測定回路は差動増幅器を後段に有するサンプルホールド増幅器（２１）に接続され、信号の温度応答が前記ストリップの２つの側面で等しく測定されることを特徴とする装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、請求項１の前文に記載の金属ストリップの位置を誘導的に測定する装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
金属ストリップの両端部の上下に配置されストリップの進行を調整するコイルによって誘導的に金属ストリップの位置を測定する方法がドイツ国特許第ＤＥ 41 26 921号に開示されている。このタイプのコイルはストリップの位置に関し、２−３ミリメートルのオーダーの測定精度を有している。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
本発明は、ストリップ移動調整装置等におけるストリップ位置の測定精度を改善することを目的とする。
【０００４】
【課題を解決するための手段】
この目的は、請求項１の特徴部により特徴づけられる本発明によって達成される。コイルは、プリント回路として知られるプリント回路基板上にプリント状に作ることができるので、非常に正確にコイル形状を作ることができる。コイルを高精度に構成できることはまた、測定精度が向上することを意味する。既知の巻きコイルと比較して、およそ５倍の測定精度が得られる。
【０００５】
【発明の実施の形態】
本発明を、図面を参照しつつ更に詳細に説明する。
図１は、金属ストリップ１の中心位置を測定するための構成を概略的に示す。それぞれ、１次コイル２、２’及び２次コイル３、３’がストリップの両端に設けられている。本実施例では、１次コイルはストリップ端の下に、２次コイルはストリップ端の上にコアの無いトランスのように１次コイルに対向して配置されている。コイルは、例えば細長い長方形の形状で、縦軸がストリップ端に関して９０度の角度で、テープの中心に関して対称に形成されている。１次コイル２、２’は少なくとも１０ｋＨｚの高い動作周波数で動作するのが好ましい。同一のコイル２及び３が１次及び２次側に設けられ、対称構造となるのが好ましい。
【０００６】
図２は、プリント回路において知られているように、コイル５がプリント回路基板４上にプリントされた形状の平面図を示す。これによって、非常に正確にコイル５の形状を設計することが可能になる。コイル形状を高精度に設計できることにより、ストリップ位置の測定精度が向上する。それ自体は既知のリソグラフィ、又は光学的な方法が、プリント回路基板４上へのコイル５の形成に用いられる。一例として、銅箔をプリント回路基板４に適用し、不要な部分はエッチングで取り除かれる。
【０００７】
具体的には、例えば、プリント回路基板４上に１ｍの長さのコイル５が、８〜１０ｃｍ幅で、およそ５０ターン（巻き）でプリント回路基板上にプリントされる。各ターンは１ｍｍ以下、例えば０．２５ｍｍの幅を有し、所与の約１／１０ｍｍの厚みだけ互いに間隔をおかれている。
上述のストリップの中心に関し９０度の角度でコイルを対称に構成することは、ストリップを搭載する装置の中心に関してコイルが対称であることを意味する。
【０００８】
図２において、プリント回路基板４の固定穴は６で示され、円形の固定穴６は固定軸受として働き、異なる長さの細長い穴６’、６”は可動軸受として働いて、温度効果がある場合にプリント回路基板が細長い穴６’、６”の向きに移動できるようになっている。固定軸受６は、正確な測定に必要なプリント回路基板の高精度な位置決めに用いられる。
【０００９】
両側にそれぞれのコイル５が互いに正確に位置合わせされてプリントされたプリント回路基板を用いることが好ましい。
図３は、プリント回路基板４上の不等辺四辺形形状のコイル５を示し、幅の広い端部はストリップの中心７に面し、幅の狭い端部は外に位置している。この不等辺四辺形のコイル形状及びストリップ１に対する割付けによって、異なるストリップ幅における電圧測定値の距離に対する勾配差を補償することが可能である。この場合、コイルの広い端は比較的小さなストリップ幅に割当てられ、コイルの幅が狭く外側の端は比較的大きなストリップ幅に割当てられる。
【００１０】
比較的小さいストリップ幅に対してストリップの中心調整をする間のストリップの特定の変位では、広いストリップ及び図２に示すようなおよそ長方形のコイル形状に与えられる同じ変位に比べてより小さい信号が得られる。信号出力のこの差は、主に図３に示す不等辺四辺形形状のコイルにより補償される。
図２の長方形のコイル及び図３の不等辺四辺形形状のコイルの両者において、コイル５の細長い側部は内側に、又は外側に曲げられて形成されてもよい。換言すれば、細長い側部は直線で動作する必要はない。
【００１１】
図４は、コイル形状にプリントされたコンダクタ５を有するプリント回路基板４の断面図を概略的に示す。プリント回路基板４は両側にプリントされたコイル５を有する。
図５の実施例においては、両側にプリントされた３つのプリント回路基板４が重ねて配置され、隣接するプリント回路基板のコイル５の間に絶縁層８が挿入されている。また、この絶縁層８は、プリント回路基板にレジストの形で適用されてもよい。
【００１２】
図６は、３つのプリント回路基板４を重ねたものを示すが、図５の実施例とは異なり片面にのみコイル５がプリントされている。個々のプリント回路基板の間の絶縁層８はこの結果取り除かれる。なぜなら、コイル５は隣接するプリント回路基板４のコーティングされていない背面に載せられているからである。この結果、図５の構成より経済的な構成となる。
【００１３】
互いに上下に配置されたコイル５は直列に、又は並列に接続されてもよい。
プリントされたコイル５の厚さを変えてもよい。個々のコイルの巻きの導体の断面は一定であるように設計される必要はない。
図７は、互いにずらされて配置され縦方向部分で重なり、従って重なった測定領域が生じるプリント回路基板４の断面図を模式的に表している。これによって、高精度測定のためのより高い分解能が得られる。重なり合う領域が等しい長さになるように設計される必要はない。一例として、図７の破線で示すように、中央のプリント回路基板のみが外に出るように、互いに重ねられた３つのプリント回路基板４を有する構成とすることも可能である。プリント回路基板上のコイルは、互いに電気的に接続されていてもよい。しかしながら、互いに独立して個々のコイルを設け、それらをパルス的に動作させることも可能である。例えば、ずらされたコイルの１つが中断されている間、他のコイルを動作させてもよい。
【００１４】
図８は、図５〜７により設計された互いに重ねられた３つのプリント回路基板４を概略的に示し、重ねられた３つのプリント回路基板４は電気的絶縁材料９に封入されている。この目的のために、プリント回路基板を封入する泡状に形成されたフォーム（発泡）材を用いることができる。この場合、個々のプリント回路基板の位置を互いに画定するように封入材９を用いることができる。他方、プリント回路基板４をフレーム（図示しない）、例えば、プリント回路基板が互いに正確に整列させることのできる断面を有するフレームに並べることも可能である。重ねられたプリント回路基板４の個々のコイル５を正確に整列することが、正確な測定のために必要である。
【００１５】
同様に、特に図示しないが、互いに正確に位置合わせされたフレーム部品が、ストリップの両面上のコイル２及び３を保持するために用いられる。フレーム部品は、精度の高い安定な空間的配置を得るために、好ましくは溶接される。測定精度は、フレーム部品の高精度の設計によって補助される。
図９は、図２のプリント回路基板の平面図において、電子部品の端子がプリント回路基板４にプリントされる構成を示す。１０はコイル５の２つの端子間の共振コンデンサを表し、１１は動作周波数を端子１２を経て印加するトランスを表す。この構成は、送信機又は平行共振回路である１次コイル２を形成する。
【００１６】
図１０は、集積差動増幅器１３を有する２次コイル３の構成を示す。これにより、１次コイル２によって誘導された電圧が直ちに移送できる信号に変換される。
図１１は、両面にそれぞれのコイル５がプリントされたプリント回路基板４の断面を示す。しかし、この場合、２つのコイル５及び５’はストリップ進行の方向に関して横方向に互いにずらされて配置されている。
【００１７】
金属ストリップの両側のコイル間のストリップの中心位置を測定するための構成は、ストリップの両端に１次コイル２（送信機）及び２次コイル３（受信機）として、いずれの場合も互いにずらされたコイルを有するプリント回路基板からなる（図１と同様に）。これは、２つのオフセットされたコイルペア（送信機及び受信機からなるペア）がストリップの両端に設けられていることを意味する。これらは交互に対で動作し、ストリップ端の１つの受信側に、ｍＶで測られる電圧差の２つの異なる電圧が生じる。コイルのオフセットをｍｍ単位で知ることによって、現在のストリップ位置とは無関係に修正ファクタが計算できる。この修正ファクタは、全ての材料及び大きさのストリップについて、理想的な測定勾配及び非常に精度の高い測定値を得るのに用いられる。
【００１８】
理想的な測定勾配（図１３を参照のこと）を確定するために、かかる構成は単にストリップの１端だけに限られてもよい。１次コイル（送信機）及び２次コイル（受信機）からなるコイルペアは、ストリップの第２の端部に設けられる。
図１２は、コイル５がプリントされるプリント回路基板４の平面図を示す。そのコイルの巻きは、コイルの長さ方向、又はストリップの進行方向に対して横方向に不均一な分布を有する。コイルの巻きの密度の大きなコイル領域５ａは、送信コイルの場合では部分的により高い送信電磁界を生成し、受信コイルの場合では部分的により強力な受信領域となる。一方、コイルの巻きの少ない領域５ｂは弱い送信又は受信電磁界を生成する。これにより、幅の狭いストリップについての小さな測定値の影響を打ち消すことができ、異なるストリップ幅についてより均一な測定勾配が得られる。
【００１９】
図１２のコイル構成を、プリント回路基板の両側に同様に設けることができ、同じ形状で互いに位置を合わせて、又は互いにずらして設けてもよい。このような不均一な分布の巻きを図３の不等辺四辺形形状、又はずらしたコイル配置と適宜組み合わせることも可能である。
図１３は、測定勾配を説明する図であり、ａ，ｂ，ｃは、異なる金属ストリップ１のコイルに対する調整距離（ｍｍ）と測定信号（ｍＶ）との関係を表している。所定の金属ストリップ１に対して、例えば図１３の直線ｂによって表されるように、一定又は連続の傾斜を有する特性が維持されている。
異なる材料特性及び／又は異なる寸法を有する異なる金属ストリップの位置をモニターするためにコイルを用いると、コイルに関するストリップ１の横方向寸法に対する測定信号（ｍＶ）の依存性が得られる。例えば、幅が狭く薄い金属ストリップの場合、線ｃによって表される調整距離に対する電圧（ｍＶ）の依存性が得られる。一方、幅が広く厚い金属ストリップについては、図１３の線ａで表される信号又は測定値の勾配が得られる。
【００２０】
ストリップ１の左側及び右側のコイル構成は、それぞれ同一に設計される。同様にして、図１の１次コイル側、及び２次コイル側のコイル構成は同一に設計される。
図１４は、更に測定精度を得るために用いられる回路を概略的に示す。ストリップが図面の平面に垂直に進み、矢印で示す横方向に動くとして、モニターされるストリップ１の左側にストリップの端部の領域に２つの１次コイル２を有する送信機が設けられる場合、１次コイル２及び２次コイル３は、図２〜１０に表されるようにプリント回路基板上にプリントされたコイルとして設計することができる。図９に示すように、キャパシタ１０及びトランス１１はプリント回路基板４に集積されていてもよい。１４で示されるスイッチは、いずれも出力増幅器１５を経てトランス１１及び励振器回路（図示しない）に接続され、例えば４０ｋＨｚの動作周波数が与えられる。
【００２１】
受信機側では、２次コイル３はいずれも、図１０に示すようにプリント回路基板４に集積された差動増幅器１３に接続されている。差動増幅器１３は、例えば２つの２次コイル３での受信が同一でない場合に２つのチャネルの許容差を補償する電圧デバイダ１６の前段に設けられる。この場合、例えば、電圧デバイダの固定部１６が９５％の補償を行い、一方、電圧デバイダの調整可能な部分１６’が９０〜１００％の補償を行うために設けられている。２つの電圧デバイダ１６及び１６’は各々、スイッチ１７を経て評価電子回路に先行する増幅器１８、例えばチョッパー増幅器に接続されている。増幅器１８は、ストリップの中心を調整するための２つの２次コイル３から信号を取出す。スイッチ１４及び１７並びにスイッチ１４’及び１７’の好ましくは同期したスイッチングに従い、増幅器１８は一方及び他方から連続して到達する信号を取出し、信号が検出されない動作状態では残留雑音電圧だけが測定される。バンドパス・フィルタ１９が設けられ、意図した動作周波数、例えば４０ｋＨｚ以上及び以下の周波数帯を分離する。バンドパス・フィルタ１９は、ＡＣ電圧信号から直流電圧信号を生成する整流器２０の前段に設けられている。２台のサンプルホールド（ＳＨ）増幅器２１及び２１’は整流器２０に接続され、整流器２０から信号を取出し、それらが通過するまで保持する。ＳＨ増幅器２１は、上側のスイッチ１４及び１７がオンで下側のスイッチ１４’及び１７’がオープンのとき、図１４のストリップの上端からの信号（Ｂｋ．Ｉ）を取出し、他方、ＳＨ増幅器２１’は、下側のスイッチ１４’及び１７’がオンで上側のスイッチ１４及び１７がオープンのとき、反対側の端からの信号Ｂｋ．IIを処理する。２つのＳＨ増幅器２１及び２１’の出力は、アナログ−デジタル変換器２３の前段の差動増幅器２２に供給される。Ｂ１は、ストリップ位置を表わす信号を示し、更なる処理のためにその先に送られる。
【００２２】
線２４は、整流器２０から直接アナログ−デジタル変換器２５に通じ、アナログ−デジタル変換器２５は更なる処理のために整流器２０からのストリップの２つの端部に対応する信号を通す。
２６において、図１４は増幅器２２及びアナログ−デジタル変換器２３の間に分岐する線路が示されているが、適切な場合、増幅されたアナログ信号が、例えば測定範囲を狭くするために取り出されてもよい。
【００２３】
記載の回路は、ストリップの２つの側の信号の温度応答が同一になるように評価することによって測定精度の改良が得られる。信号は差分生成により比較され、差動増幅器２２の信号出力によってストリップ位置を高精度に修正することができる。
図１４の回路は、プリントされたコイルとは独立に用いることができる。従来のコイル２及び３と共に用いる場合であっても、この回路によって測定の精度を向上することが可能になる。
【００２４】
これらの構造により、プリントされたコイルは限られた温度耐性を有する。すなわち、プリントされたコイルに損傷を生じさせる高温に至らない環境においてのみ用いることができることを意味する。それにもかかわらず、正確な測定のために高精度のコイル構成を提供することができるように、本発明の更なる特徴はレーザー・ビームにより金属シートから切り抜かれるコイルを提供する。この結果、コイル自体に金属シートのように熱的により耐性のある材料を用いることができ、正確なコイル形状はレーザー・ビームによって切り抜かれたコイルによって得られる。従って、ストリップの進行を調整するための構成は、１０００℃までの温度環境において用いることができ、高精度のコイル形状によって高い測定精度を有する。
【００２５】
レーザー・ビームによって金属シートから切り抜かれるかかるコイルは、コイルの安定性を確実にする絶縁支持上に好ましくは配置される。特に、互いに正確に位置合わせをしたレーザー切り抜きコイルを積み重ねて提供される。
【図面の簡単な説明】
【図１】ストリップ位置の誘導測定のためのコイル構成の斜視図である。
【図２】プリント回路基板にプリントされたコイルの模式的な平面図である。
【図３】コイルの他の形状を示す図である。
【図４】プリントされたコイルを有するプリント回路基板の横断面図である。
【図５】上下に配置されたプリント回路基板の横断面図である。
【図６】他の構成のプリント回路基板の横断面図である。
【図７】ずらされて上下に配置されたプリント回路基板の側面図である。
【図８】積み重ねて絶縁材料に封入されたプリント回路基板の横断面図である。
【図９】増幅器を組み込んだプリント回路基板の平面図である。
【図１０】増幅器を組み込んだプリント回路基板の図９と同様な図である。
【図１１】プリント回路基板の両側にプリントされたコイルが互いにずらされた実施例の断面図である。
【図１２】プリント回路基板にプリントされた、巻き方の異なるコイルの平面図である。
【図１３】測定の勾配を説明するための図である。
【図１４】チョッパー増幅器を有するコイル構成の回路図である。
【符号の説明】
１  金属ストリップ
２，２’  １次コイル
３，３’  ２次コイル
４  プリント回路基板
５，５ａ，５ｂ  コイル
６，６’，６”  穴
８  絶縁層
９  封入材
１０  共振コンデンサ
１１  トランス
１２  端子
１３  差動増幅器
１７  スイッチ
１８  増幅器
１９  フィルタ
２０  整流器
２１  サンプルホールド（ＳＨ）増幅器
２２  差動増幅器
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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